專利名稱：離心分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離心分離裝置，利用離心力進(jìn)行污泥或工業(yè)廢水、以及化學(xué)、食品工業(yè)用各種產(chǎn)品的濃縮、脫水、沉淀重成分和分離水的回收。
這種現(xiàn)有的離心分離裝置，雖然是為液相中的結(jié)晶體等的濃縮或脫水而發(fā)展起來的，但若想要用于性質(zhì)與其不同的污泥那樣的被處理物的濃縮或脫水的話，由于污泥的沉淀層是糊狀，親水性強(qiáng)，為了提高脫水率，就是說為了將水?dāng)D壓出來，需要使其作用有很強(qiáng)的壓實效果。上述現(xiàn)有的沉淀分取器式離心分離裝置常見的現(xiàn)象是，雖然在處理液a供給到了轉(zhuǎn)筒1的中央時，在剛供給之后不久的轉(zhuǎn)筒直筒部30中，由很強(qiáng)的離心力場(約2000-3000G)進(jìn)行固液分離，但由于排出脫水泥塊b的轉(zhuǎn)筒圓錐部31，離旋轉(zhuǎn)中心的距離(半徑)變小了，所以，離心力變小了，含水率提高了。事實上，圖7所示的裝置，可觀測到，在直筒部和圓錐部的邊界附近的d部分含水率變得最低。再有，常見有這種傾向沉淀層為了被排出，必須反抗強(qiáng)大的離心力上升到圓錐部，既使想要用螺旋輸送器進(jìn)行輸送，在含水率低的情況下，也會產(chǎn)生由于磨擦阻力引起的一起旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，泥塊停滯不前、不能排出，或相反，僅能排出靠近直筒部30的旋轉(zhuǎn)中心的、含水率較高的泥塊。
另外，存在這樣的缺點由于脫水泥塊b要通過用于越過轉(zhuǎn)筒內(nèi)的水位使其排出的、傾斜角度大的圓錐筒，所以，在這部分產(chǎn)生滑動，排出變難了，污泥與分離液一起從分離液排出口32排出，分離液變臟了等等。另外，實際情況是由于排出的脫水泥塊是靠近直筒部31的旋轉(zhuǎn)中心的含水率較高的脫水泥塊，所以為了降低排出的脫水泥塊的含水率，要使轉(zhuǎn)筒1的轉(zhuǎn)速比所需轉(zhuǎn)速稍高一點(約2000-3000rpm)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，需要強(qiáng)大的動力。
為了排出污泥那樣的難以用螺旋輸送器輸送的糊狀的沉淀層，要在分離液的排出口的位置比沉淀層的排出口高的、可以稱為所謂“陰壩”或“上側(cè)溢流”的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。舉一個例子，例如，Ambler型(美國專利第3、172、851號，日本專利特開平6-190302號)是利用轉(zhuǎn)筒內(nèi)的被處理液的水頭壓力幫助沉淀層排出的。
但是，存在的問題是由于轉(zhuǎn)筒內(nèi)的液面較高，沉淀層即使是沙灘部分也在液面以下，由于原封不動地使由離心力產(chǎn)生的水頭壓力小的沙灘上升，所以，含水率就高了。(轉(zhuǎn)筒內(nèi)作用有強(qiáng)大的離心力，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的某層要承受由作用于其上方的液層或沉淀層上的離心力所產(chǎn)生的強(qiáng)大的推壓力。本說明書將該推壓力稱為水頭壓力。)另外，Lee型離心分離裝置，是在直筒部和圓錐部的邊界附近配置與轉(zhuǎn)筒壁設(shè)有很小的間隙的隔板，從該轉(zhuǎn)筒壁和隔板的間隙僅能取出沉淀層的最下部，由此欲獲得較低的含水率。
但是，如以上所述那樣，因為含水率低的糊狀的沉淀層由螺旋輸送器進(jìn)行輸送是很困難的，能利用的水頭也僅僅是轉(zhuǎn)筒內(nèi)的水位，因此，為了排出脫水泥塊需要摟升裝置(日本專利特開平4-59065號)等特殊結(jié)構(gòu)。
作為這種型式的離心分離裝置的一個例子，雖然也有從轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)軸供給處理液，從旋轉(zhuǎn)軸排出分離液、沉淀層的(日本專利特公昭63-31261號)，雖然作為分離裝置具有優(yōu)異的性能，但脫水泥塊的含水率低，出現(xiàn)排出困難的情況。
上述各種離心分離裝置，基本上沉淀層的排出口位于與轉(zhuǎn)筒內(nèi)的液面同等至比其高的位置，即使在排出時利用轉(zhuǎn)筒內(nèi)的水頭壓力，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的處理液的水頭壓力也比重的沉淀層的水頭壓力小，從原理上講僅靠水頭壓力排出是不可能的，需要某種排出機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的離心分離裝置，在能高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒內(nèi)收容有與其相對轉(zhuǎn)速差旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器，在轉(zhuǎn)筒的一端的壁內(nèi)設(shè)有脫水泥塊的排出通道，該通道的朝向轉(zhuǎn)筒內(nèi)的開口設(shè)置在轉(zhuǎn)筒的內(nèi)周壁附近。(在本說明書中，所謂轉(zhuǎn)筒是指由于離心力的作用，處理液承受固液分離作用的部分。)因此，本發(fā)明中的來自排出通道的排出泥塊，在堆積在轉(zhuǎn)筒一端的沉淀層中，僅有由靠作用在堆積物上的離心力的水頭壓力擠壓的、壓實效果最好的部分組成的沉淀層能經(jīng)由排出通道排出。
在起動離心分離裝置時，當(dāng)向轉(zhuǎn)筒供給處理液時，不希望固體成分沒有濃縮·脫水就立刻從排出口排出，固體成分為了充分沉淀(因此，提高分離液的澄清度。)，在轉(zhuǎn)筒內(nèi)，必須承受一定時間的離心力的作用。因此，最好是排出通道具有至少在起動初期階段，能在轉(zhuǎn)筒內(nèi)保持所期望的液面的結(jié)構(gòu)。
不過，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，即可以是分離液的排出口比脫水泥塊的排出口低的、稱為下側(cè)溢流的形式，也可以是相反分離液的排出口比脫水泥塊的排出口高的、稱為上側(cè)溢流的形式。在上側(cè)溢流的場合，由分離液的排出口的高度決定的轉(zhuǎn)筒內(nèi)的水面，由堆積在排出通道一側(cè)的沉淀層保持。
上述排出通道具有限制來自沉淀層的脫水泥塊的排出量的節(jié)流閥的作用。在本發(fā)明的離心分離裝置，排出通道中的脫水泥塊主要是由因作用在其背面的沉淀層的離心力而產(chǎn)生的水頭壓力、另外，再加上旋轉(zhuǎn)的輸送力、根據(jù)情況的不同向轉(zhuǎn)筒內(nèi)供給處理液的供給壓力擠出的。
由于排出量是由承受來自排出通道的排出阻力和將其擠出的壓力所決定的，所以，在排出通道的開口附近沉淀的重成分堆積層的厚度小的場合，作用在脫水泥塊上的壓實效果也小，排出量也少。因此，排出通道開口附近的堆積層的厚度是通過由螺旋輸送器摟到一起的沉淀重成分的堆積逐漸增加的。但是，堆積層的厚度增加的話，擠出力變大，克服排出阻力，使排出量增大，沉淀重成分的堆積層的厚度由堆積量和排出量的平衡而保持一定。
而且，由于沉淀層的比重比處理液的比重要大，所以，能用于排出的水頭壓力比現(xiàn)有裝置所利用的處理液的水頭壓力大，尤其在由于對排出量進(jìn)行節(jié)流的效果，沉淀層高高地向上隆起高出液面的狀態(tài)下，水頭壓力變得極大，使脫水泥塊很容易排出。而且，由這種情況下的堆積層對脫水泥塊進(jìn)行擠壓的壓實效果最好，能實現(xiàn)排出固體成分的低含水率。
圖2是

圖1的A-A截面的剖視圖。
圖3是該圖B-B截面的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明的離心分離裝置排出通道的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是表示排出通道的其它實施形式的局部剖視圖。
圖6是表示排出通道的又一其它實施形式的局部剖視圖。
圖7是表示現(xiàn)有的沉淀分取器式離心分離裝置的側(cè)剖視圖。
圖8是表示轉(zhuǎn)筒端的其它實施形式的局部剖視圖。
圖9是表示排出通道的又一其它實施形式的局部剖視圖。
圖10是表示設(shè)置在排出通道一端的排出口上的閥的形式的局部剖視圖。
圖11是表示閥的其它實施形式的局部剖視圖。
圖1是表示本發(fā)明裝置的1實施例的側(cè)剖視圖，圖2是圖1的A-A截面的剖視圖，圖3是該圖B-B截面的剖視圖，圖4是主要部位的放大圖。
在圖1-圖4中，1是能高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒(外側(cè)旋轉(zhuǎn)筒)，為臥式直圓筒形，在附設(shè)于其前端的排泥室壁6和后端壁3的中央部突設(shè)有空心軸4、5，支承在圖中省略了的軸承上，能由驅(qū)動裝置使其高速旋轉(zhuǎn)。而且，在附設(shè)于轉(zhuǎn)筒1前端部的排泥室的周壁上，沿周向間隔設(shè)有多個排泥口7。
雖然該排泥室壁6和排泥口7在本實施例與轉(zhuǎn)筒制成一體，但，這并不是離心分離裝置的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變更，制成與轉(zhuǎn)筒1分開的形式等。
另外，在轉(zhuǎn)筒1的后端壁3上，設(shè)有分離液的排出口8。該排出8例如沿周向間隔設(shè)置成多個扇形，或者也可以象圖2那樣，在后端壁3上間隔設(shè)置同心的多個小孔。
10是收容于轉(zhuǎn)筒1內(nèi)的螺旋輸送器，在臥式圓筒形的旋轉(zhuǎn)體11的外周卷裝有螺旋葉片12，將其兩端部支承在轉(zhuǎn)筒1的空心軸4、5的轉(zhuǎn)筒內(nèi)突出部上，由插入在空心軸4中的旋轉(zhuǎn)軸13，使其與轉(zhuǎn)筒1具有所需的速度差旋轉(zhuǎn)。而且，在旋轉(zhuǎn)體11內(nèi)設(shè)有處理液a的供給室14，在其周壁上開設(shè)有與轉(zhuǎn)筒1和旋轉(zhuǎn)體11之間的環(huán)狀空間17連通的供給口15，而且，從轉(zhuǎn)筒1的后部空心軸5插入的處理液的供給管16與供給室14相連通。
在轉(zhuǎn)筒1的環(huán)狀空間17的前端設(shè)有壁2，在該壁2內(nèi)設(shè)有脫水泥塊b的排出通道20。參照圖1、圖4，排出通道20的朝向轉(zhuǎn)筒內(nèi)的開口部20a與轉(zhuǎn)筒1的周壁內(nèi)面相連接，另一方面，在本實施例，為向轉(zhuǎn)筒外排出的排出口的開口部20b，在半徑方向上具有一定的高度。因此，能從開口部20a進(jìn)入到排出通道的沉淀物僅限于堆積層的最下部的部分。另一方面，開口部20b在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，以不溢出該開口部20b的程度供給處理液，穩(wěn)定轉(zhuǎn)筒內(nèi)的液面的初始高度。
若該開口部20b過高，則由于作用于排出通道20內(nèi)的脫水泥塊上的離心力與作用于轉(zhuǎn)筒內(nèi)的堆積層上的擠壓力相互抵消，所以，降低了脫水泥塊的排出力，因此，在必要的范圍內(nèi)，希望盡量低。
另一方面，分離液的排出口8決定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的環(huán)狀空間17的液面，在排出口8的位置比開口部20b低時，在所謂的“下側(cè)溢流”的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，在排出口8的位置比開口部20b高時，在“上側(cè)溢流”的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，在上側(cè)溢流的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，從排出通道20流出的處理液被堆積在開口部20a附近的沉淀層擋住。
在其最極端的場合，分離液也能從軸心排出。
在上述裝置，進(jìn)行脫水處理的處理液a如箭頭所示，從供給管16進(jìn)入到供給室14，從供給口15供給到環(huán)狀空間17內(nèi)，靠轉(zhuǎn)筒1和螺旋輸送器10的旋轉(zhuǎn)的離心力進(jìn)行固液分離，同時，由螺旋葉片12向前端輸送。而且，分離了的液體部分-分離液c從后端壁的排出口8排出到機(jī)外。
另一方面，沉淀層被螺旋葉片12向轉(zhuǎn)筒1的前端方向扒到一起，同時，進(jìn)一步靠離心力做分離動作，進(jìn)行殘留液的分離，其分離液c也從排出口8排出。
另一方面，輸送到轉(zhuǎn)筒1前部的沉淀層，在環(huán)狀空間17的前端僅堆積與來自排出通道20的排出量的差的量。該堆積層，若沉淀的重成分是砂子，側(cè)比重大約是2.5-3，由于與水的1相比格外重，所以，由于作用于該堆積層上的離心力而產(chǎn)生的水頭壓力與水的場合相比也是它的2倍以上。再有，由分離液排出口8決定的液面高度比旋轉(zhuǎn)體11低，如果它們之間留有空間的話，則堆積層會超過液面向上隆起，根據(jù)其比重的大小和向上隆起的高度的不同，在排出通道開口20a的附近作用有很大的離心水頭壓力，產(chǎn)生對堆積層的顯著的壓實效果，由該離心水頭壓力和旋轉(zhuǎn)的輸送力產(chǎn)生向排出通道擠出的擠出動作。
本發(fā)明的離心分離裝置并不限于上述結(jié)構(gòu)，在其發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更設(shè)計。
圖5所示是排出通道20的另一實施形式。這種形式，其排出通道20不象前面的實施形式那樣，其截面為向一端傾斜的直線狀，而是在開口20a、20b之間含有與壁2大致平行的部分。
這種形狀的排出通道，即使在壁2的厚度比較薄的情況下，在開口20a、20b之間也能獲得必要的長度(即，排出阻力)和高度差。
上述環(huán)狀空間17的前端壁2能由留有很小間隔配設(shè)的2個部件構(gòu)成，以形成上述排出通道20。即，能由以下兩個部件構(gòu)成從轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向突設(shè)的部件21；突設(shè)于旋轉(zhuǎn)體11上、實際上與上述部件21留有一定的間隔延伸設(shè)置、在它們之間形成排出通道的部件22。
或如圖6所示，形成該排出通道20的部件也可以是轉(zhuǎn)筒1和旋轉(zhuǎn)體11為不同的個體，用螺栓及其它手段進(jìn)行固定。此時，隔著墊塊組裝在一起，通過適當(dāng)?shù)剡x擇墊塊的厚度，能改變在它們之間形成的排出通道20的尺寸。在圖6中，上半部分表示排出通道尺寸小的場合，下半部分表示尺寸大的場合。
這樣一來，雖然通過改變排出通道的尺寸能調(diào)節(jié)排出阻力，但，部件22前端的距轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的高度是一定的，堆積層中的排出的部分是不變的。
另外，這樣的部件21和22間隔的調(diào)節(jié)，當(dāng)然也可以不用墊塊、通過將各部件設(shè)計成可移動的、用螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣一來，通過調(diào)節(jié)排出阻力，能進(jìn)行排出量和含水率的調(diào)節(jié)。
再有，根據(jù)需要，通過改變部件22的高度也能改變堆積層中的排出的部分。
在上述實施例，雖然設(shè)有脫水泥塊的排出通道20的轉(zhuǎn)筒前端的壁2由轉(zhuǎn)筒周壁和螺旋輸送器10的對置部分所形成，但，在圖8所示的實施例，轉(zhuǎn)筒前端的壁32是與轉(zhuǎn)筒1一體旋轉(zhuǎn)的部件，螺旋輸送器30封裝在轉(zhuǎn)筒1內(nèi)。在采用這種結(jié)構(gòu)的場合，為了防止處理液進(jìn)入軸承33，必須用高壓密封件34進(jìn)行密封。
另外，在上述實施例，在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，處理液并不原封不動地從排出通道20流出，朝向轉(zhuǎn)筒外的開口20b位于比朝向轉(zhuǎn)筒內(nèi)的開口20a高的位置。但是，在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，如在圖9中所見到的那樣，通過用閥35關(guān)閉排出通道等方法，能使開口20b為與開口20a相同的高度或處于比開口20a低的位置，因此，能使脫水泥塊的排出更加容易。
閥35并不靠隨著轉(zhuǎn)筒的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力打開，必須隨著堆積層的水頭壓力的上升才開始打開。圖10、圖11所示是作為這種閥的一個例子的針閥。
在圖8至圖11的實施例中，排出通道20設(shè)計成沿轉(zhuǎn)筒壁的圓周方向排列的多個排出孔。
如以上所說明的那樣，本發(fā)明的離心分離裝置，依據(jù)與現(xiàn)有的離心分離裝置的常識不同的技術(shù)思想，在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的沉淀物的堆積層中，僅直接排出承受最高的壓實作用的部分，所以，能將脫水泥塊的含水率降低到現(xiàn)有的離心分離裝置所未見過的程度。
而且，雖然一般情況下含水率低的堆積層排出是很困難的，但，本發(fā)明的離心分離裝置由排出通道的排出阻力形成高的堆積層，利用由此而產(chǎn)生的很高的水頭壓力，沒有設(shè)置特別的排出手段，能將其排出。
因此，是比較簡單的結(jié)構(gòu)，是較小型的裝置，而且，能獲得較高的脫水率和較高的分離效率。
權(quán)利要求
1.一種離心分離裝置，具有向一個方向旋轉(zhuǎn)的圓筒形的轉(zhuǎn)筒；在該轉(zhuǎn)筒內(nèi)與轉(zhuǎn)筒同軸、且具有旋轉(zhuǎn)速度差、向同一方向旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器，從供給到旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)筒內(nèi)的處理液中使重成分靠離心力分離沉降下來，由螺旋輸送器將其堆集在轉(zhuǎn)筒的一側(cè)，將重成分和分離液分離排出，其特征是在轉(zhuǎn)筒的一端壁內(nèi)，設(shè)有沉淀了的重成分的排出通道，該排出通道的朝向轉(zhuǎn)筒內(nèi)的開口設(shè)置在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近，沉淀層主要由該開口附近的重成分的堆積層的離心水頭壓力排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的離心分離裝置，其特征是上述排出通道是限制排出量的節(jié)流通道，由此形成上述排出通道開口附近的重成分的堆積層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的離心分離裝置，其特征是來自上述排出通道的堆積重成分的朝向轉(zhuǎn)筒外的排出口設(shè)置在比轉(zhuǎn)筒半徑小的半徑位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的離心分離裝置，其特征是具有兩種部件從轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件；實際上與其留有一定的間隔延伸的、在與上述部件之間形成有排出通道的部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的離心分離裝置，其特征是從上述轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件是具有圓錐形內(nèi)面的部件，與其留有一定的間隔延伸的部件是具有圓錐形外面的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的離心分離裝置，其特征是從上述轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件和與其留有一定的間隔延伸的部件可交換地配設(shè)在轉(zhuǎn)筒上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的離心分離裝置，其特征是從上述轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件是具有圓錐形內(nèi)面的部件，與其留有一定的間隔延伸的部件是具有圓錐形外面的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的離心分離裝置，其特征是從上述轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件和與其留有一定的間隔延伸的部件，至少其中一個能沿轉(zhuǎn)筒軸向移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的離心分離裝置，其特征是從上述轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁附近沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的部件是具有圓錐形內(nèi)面的部件，與其留有一定的間隔延伸的部件是具有圓錐形外面的部件。
全文摘要
沉淀分取器式離心分離裝置，直接從轉(zhuǎn)筒內(nèi)的含水率最低的部分排出污泥，以便降低含水率和提高分離效率。一種在能高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒內(nèi)收容有與其具有相對速度差旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器的離心分離裝置，在轉(zhuǎn)筒的一端壁(2)內(nèi)設(shè)有脫水泥塊的排出通道(20)，該通道的朝向轉(zhuǎn)筒內(nèi)的開口(20a)設(shè)置在轉(zhuǎn)筒的內(nèi)周壁附近，排出通道具有對脫水泥塊的排出的節(jié)流效果，在上述開口附近形成有沉淀層的厚的堆積層。因此，來自排出通道的排出泥塊，在堆積在轉(zhuǎn)筒一端的沉淀層中，僅有由靠作用在堆積物上的離心力的水頭壓力擠壓的、壓實效果最好的部分組成的沉淀層，在堆積層的水頭壓力的作用下，能經(jīng)由排出通道排出。
文檔編號B04B1/20GK1398202SQ01804743
公開日2003年2月19日 申請日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者大日向徹夫, 水上浩良, 鈴木登, 吉田泰之, 松井寬幸, 內(nèi)川隆史 申請人:壽技研工業(yè)株式會社, 株式會社久保田